Геология рудных месторождений

С целью решения дискуссионного вопроса о происхождении флюида(ов) и их эволюции в маг-матогенно-флюидных минералообразующих системах проведено комплексное изучение флюидных включений (ФВ) и изотопного (δ18О, δ2Н) состава минералов гранитоидов и рудных тел грейзенового месторождения олова и вольфрама Тигриное. Микротермометрическое изучение ФВ в кварце и топазе, их газового и валового химического состава показало, что Т гомогенизации и соленость водного флюида при формировании рудных жил и грейзенов составляют интервалы от ~400 °С до ~200 °С и от 3.5 до 7.5 мас.%-экв. NaCl при заметном снижении солености флюида по мере падения Т. Оценки условий кристаллизации руд по данным изучения ФВ составили Т = 560–230 °С, Р ≈ 1500–2000 бар, log[fO2] вблизи буфера фаялит-магнетит-кварц. Данные о валовом составе флюида и термодинамические расчеты позволяют предположить, что позднемагматический высокотемпературный флюид, захваченный включениями в топазе,обогащенный К и Sn, был активным участником процесса грейзенизации, а флюид, захваченный ФВ в кварце, был обогащен Na, обеднен Sn и отвечает равновесию с полевыми шпатами гранитоидов при низких температурах. Содержание Sn в ФВ меняется от 3 до 3000 ppm, при этом в ФВ в кварце оно весьма низкое (3–26 ppm, при среднем 13 ± 9 ppm), а в топазе – высокое. Для риолит-порфиров характерны высокие величины δ18О, указывающие на осадочную природу их протолита: δ18O(Qz) = 11.4–11.6‰, δ18O(Fsp) = 8.9–11.0‰, δ18O слюд от 6.0‰ для Большого штока до 9.5–10.1‰ для остальных фаз внедрения. Величины δ18О минералов риолит-порфиров указывают на кратковременное внешнее воздействие флюида, а величины δ2Н равновесного флюида (≈ –110…–130‰) – на интенсивную дегазацию кислых расплавов. Соотношения величин δ18О в парах Qz-Znw и Qz-роговики отражают импульсный характер рудообразования, в целом соответствующий ранее выделенным этапам. Температура изотопного равновесия кислорода в паре Qz-Znw рудных жил и грейзенов составляет 400–560 оС, а величины δ18О и δ2Н равновесного флюида соответствуют магматогенному источнику (8.5–11‰ и –63…–86‰ соответственно). Величины δ2Н суммарного водорода, захваченного кварцем рудных жил и грейзенов (–80…–120‰), свидетельствуют о генетической связи флюида с продуктами дегазации риолитового расплава, а величины δ18О – указывают на локальное равновесие флюида с вмещающими породами, которое достигалось при его фильтрации от зон дегазации к зонам отложения руд.

На примере одного из массивов – Ингурского, сформировавшегося в пределах Северо-Монгольской – Западно-Забайкальской полихронной рифтовой системы, рассмотрены условия, способствовавшие образованию в нем редкометальной минерализации. Основой послужили минералого-петрографические и геохимические исследования рудоносного Ингурского и расположенного рядом безрудного Шербахтинского массивов. Совокупность составов этих массивов образует общую последовательность, которую можно рассматривать как эволюционный ряд, возникший при дифференциации магмы сиенитового состава. Два основных фактора, приведших к образованию редкометальной (Be, Ta, Nb, Th, U, HREE) минерализации в пегматитах Ингурского массива: первый – высокая флюидонасыщенность щелочногранитоидных расплавов массива, способствовавшая их глубокой дифференциации с накоплением рудной минерализации в поздних производных пегматитового и пневматолитического процессов. Второй – это относительно длительная, ~ 6 млн лет, термическая история пород массива, при достаточно высоких температурах, порядка 900–500 ^оС, что способствовало накоплению и перераспределению рудных элементов на заключительных стадиях магматического процесса.

Детально изучена блеклая руда эпитермального в терригенных толщах серебро-полиметаллического Мангазейского месторождения (Якутия, Россия), на котором она является главным концентратором серебра. Установлено, что среди минералов группы блеклой руды на Мангазейском месторождении преобладают кеноаргентотетраэдрит-(Zn) и аргентотетраэдрит-(Zn), в меньших количествах встречаются кеноаргентотетраэдрит-(Fe), аргентотетраэдрит-(Fe) и др.; они обнаружены в различных минеральных ассоциациях в тесных срастаниях друг с другом, с сульфидами (галенитом, сфалеритом, арсенопиритом и буланжеритом) и с минералами серебра (диафоритом, овихиитом, пираргиритом, стефанитом, миаргиритом, фрейслебенитом). По данным РСМА химический состав фрейбергитовой серии на Мангазейском месторождении охватывает весь диапазон составов по содержанию Ag (от 3 до 8 а.ф.), образуя твердый раствор с полным почти непрерывным изоморфизмом между одновалентными металлами Ag и Cu и полным непрерывным изоморфизмом между двухвалентными металлами Fe и Zn. В фрейбергитовой серии блеклой руды как в целом на месторождении, так и в зонально-неоднородных агрегатах выявлена обратная корреляция между содержаниями Ag и S. Установлено, что образование неоднородности и осцилляторной зональности в агрегатах блеклой руды Мангазейского месторождения связано с реакциями растворения-переотложения и распадом блеклорудного твердого раствора. На месторождении выделено 4 генерации блеклой руды, различающиеся химическим составом и ассоциирующими минералами. Установлено, что состав блеклой руды связан с составом ассоциирующих с ней минералов: максимальные концентрации серебра присутствуют в блеклой руде, ассоциирующей с пираргиритом и/или миаргиритом; в ассоциациях с халькопиритом блеклая руда с высоким содержанием серебра разлагается с образованием блеклой руды с более низким содержанием серебра; в ассоциациях со сфалеритом встречается исключительно блеклая руда-(Zn). Показано, что от ранних минеральных ассоциаций к поздним (как по минеральному составу руд, так и по химическому составу блеклой руды) происходит обогащение руды серебром при ретроградных реакциях растворения-переотложения. Оцененные по Ag-блеклорудному геотермометру температуры отложения минералов фрейбергитовой серии на месторождении находятся преимущественно в диапазоне 250–170 °С; эти температуры согласуются с температурами отложения, полученными другими методами. Сделан вывод, что блеклорудные ассоциации отложились из более щелочных флюидов, чем ранний кварц; на изменение состава блеклой руды оказывал влияние минералообразующий флюид, а именно содержание металлов и активность хлора и серы в нем; эволюция состава самого минералообразующего флюида связана с вскипанием, смешением и разбавлением флюида и изменениями температуры, сопровождающееся этими событиями. Кеноаргентотетраэдрит-(Zn) и кеноаргентотетраэдрит-(Fe) Мангазейского месторождения являются крайними Ag-, Sb-, Zn- и Fe-членами фрейбергитовой серии с дефицитом серы, содержат максимальные количества серебра и двухвалентных металлов, когда-либо обнаруженные в природе.

Горевское цинково-свинцовое месторождение расположено в Ангарском рудном районе Ангаро-Большепитской минерагенической зоны Алтае-Саянской провинции. Геологический разрез, вмещающий полиметаллические руды, характеризуется пестрым составом слагающих его разностей осадочных пород и представлен в локальном плане, на участке месторождения, марганецсодержащими (50 об.%) и кремнистыми (30 об.%) сидеритами, подчиненными силицитами (5 об.%), доломитами, аргиллитами и алевролитами, мергелями, а в региональном – преимущественно известняками и метаалевролитами. Месторождение находится в пределах зоны регионального метаморфизма эпидот-амфиболитовой фации и характеризуется развитием гранат-тремолит-актинолитовой и куммингтонит-грюнеритовой ассоциаций. В рудах отмечаются прожилково-вкрапленные, брекчиевые, полосчатые, реже массивные и реликтовые слоистые текстуры; их разнообразное сочетание отражает сложную историю процесса рудообразования. В рудах присутствует несколько генераций основных рудообразующих минералов, составляющих ряд парагенетических минеральных ассоциаций разного возраста: 1) пирит–пирротин–сфалерит–галенитовая, 2) сфалерит–пирротин–галенитовая с пиритом, 3) кварц–галенитовая со сфалеритом, 4) кварц–сфалерит–галенитовая с пиритом и пирротином, 5) пирит–пирротин–магнетитовая со сфалеритом и галенитом. В результате обобщения данных по исследованию изотопного состава серы, углерода и кислорода установлено, что характерной чертой всех сульфидов руд месторождения является их существенное обогащение тяжелым изотопом серы; вариации изотопного состава C и O рудовмещающих карбонатных пород малы и близки кальциту морских осадков; карбонат руд имеет сравнительно облегченные изотопные составы, особенно углерода, который по изотопному составу в основном отвечает мантийному резервуару. Обосновано представление о гидротермально-осадочной природе первичных рудных концентраций и последующих преобразованиях сингенетических руд в ходе регионального метаморфизма.